文摘

alkali-activated材料由激活的玻璃粉末(GP)和砖浪费(BW)孔隙度和地质聚合物粘贴在碱性溶液的吸收(碱+水的玻璃)。GP和BW的影响孔隙度和吸收制备地质聚合物粘贴的监控和评估实验室和分析方法。本文三个迫击炮是用两个来源的地质聚合物包含100%的BW和100%的医生和90%的医生和10%的混合BW替代品的质量。抗压强度、孔隙度和吸收alkali-activated灰浆的同时检查。此外,实验室结果被估计的一般全因子设计方法。最后,方差分析进行使用测试结果分析的重要性选择的影响因素及其交互反应。结果得出砂浆激活加上10% BW和90%的医生可以利用建筑行业最低污染问题和环保建筑材料、变量显著影响反应的影响。

1。介绍

普通硅酸盐水泥是一种最污染产品的公司2排放。然而,混凝土工业实现了几种机制来减少有限公司2排放,但他们只有非常小的效果(1]。可持续性的方法,关注绿色消费的废弃材料和抑制气候变化、环境退化是一个适当的解决方案。因此,它一直在开发一种系统化的方式为所有新产品从产生的浪费所有工业和建筑活动(2]。Alkali-activated弯管机得到很多考虑,因为他们的强烈反对,耐用性和低环境影响(3,4]。最近的研究证明,可以减少导致全球变暖的气体通过使用百分之八十碱性硅酸盐水泥相比混凝土(5]。

碱激活技术是现代技术,试图在很大程度上减少普通混凝土的使用(OPC)。新cement-free粘结剂使混凝土出现代替OPC (6]。利用工业废物如alkali-activated高炉矿渣、BW,医生可以被视为替代OPC的绑定。三维silico-aluminate半晶质结构的无定形的聚(sialate)类型(-Si-O-Al-O)或聚(sialate-siloxo)类型的(-Si-O-AI-O-Si-O)被Davidovits(名为“地质聚合物”7]。在最近的研究中,矿物添加剂(偏高岭土、粘土、粉煤灰和矿渣)得到重视的激活碱(8]。

Reig et al。9),在他们的研究中,证明了砂浆抗压强度达到30 MPa与SiO短期后2:Na2O比= 1.60。Rakhimova Rakhimov合理,使用碱性激活从矿渣(S)的百分比由BW和Na的三个解决方案2SiO3、氢氧化钠和Na2有限公司3混合物的力学行为和S / BW比率高于60/40为单组份绑定和达到120 MPa, BW磨刀时(10]。

Sedira和Castro-Gomes研究了一个基于钨粘土和BW alkali-activated粘合剂残留物。这项研究表明,BP的速率的增加10到50%之间伴随着机械阻力增加,所有年龄从25 - 59 MPa,测试(11]。混凝土是一种多孔材料,有水渗透特性,影响其强度以及其耐久性。通过水分子之间的化学反应和水泥、水合物含有C-S-H和Ca(哦)2与不同的孔隙,孔隙度分布产生的方式可以水和天然气的主要路线。加工条件和类型的混合比率和矿物添加剂对有关孔隙度之间的关系已被许多研究虽然研究混凝土的孔隙度和耐用性并没有给出一个准确的解释(12]。

其他研究表明,有抗压强度的增加氢氧化钠浓度的增加。因此,吸水也减少的百分比与氢氧化钠浓度和固化时间13),尤其是对性能的brick-based地质聚合物(14]。研究人员选择使用最优浓度的氢氧化钠在8 - 12米之间,地质聚合物的展品的最佳力学性能(15,16]。

探讨砂浆吸水率与孔隙度关系的激活和GP的BW的实验方法,然后评估分析方法。

2。材料和方法

2.1。材料

地质聚合物混合物是由玻璃粉末(GP)和砖粉(BW),硅酸铝前体,浪费和修改钠水玻璃作为碱性催化剂。所有材料的特征如下所示:玻璃粉末(GP):浪费饮料玻璃被用于这项研究。玻璃被地面的获得1960厘米的布莱恩细度2/ g和比重等于2.61。砖(BW):浪费的砖是获得建筑碎片,碎在实验室轧机。世行粉的密度为2.55和布莱恩3036厘米的细度2/ g。沙:标准化砂使用迫击炮和符合EN 196 - 1。碱性催化剂的解决方案:在这项研究中使用的碱性催化剂的组合Na2SiO3和氢氧化钠。氢氧化钠的颗粒形状和杰出的纯度100.5%,10米的解决方案是固定的。氢氧化钠的上限被限制为10米,保持最低可加工性(18]。Na2SiO3包括10.6%的钠2啊,26.5% SiO2,62.9%的H2O(比重为1.39在20°C和SiO2/ Na2的重量比阿3)。材料的属性如表所示1。

2.2。砂浆的制备样品

加强债券由碱激活,GP和BW材料与碱性溶液混合。GP和BW GP的比例:BW-waste(0): 100年,90:10和100:00重量。因此,这些迫击炮都设计成M GP, M BW和M GP90 WB10。这些剂量的基础上选择Tebbal等的研究(18,19]。

表1
化学成分的GP和BW。

迫击炮与1:制定3 GP和标准砂的比例。混合过程,激活剂与填料的解决方案是混合5分钟在锅里搅拌,然后添加和砂混合5分钟。最后,剩下的激活解决方案;继续搅拌5分钟。这种基因混合过程测试,发现生产高强度地质聚合物。混合后注入2.5厘米×2.5厘米×2.5厘米模具,然后进行预塑化治疗,包括让他们100%的相对湿度,温度为40°C和一段24小时。在这个温度下固化,迫击炮在实验室冷却,脱模第二天继续,直到测试年龄。7岁的标本进行测试,14至28天。强度、孔隙度、和吸收测试:砂浆抗压强度试验测定使用方截面的棱柱标本10厘米×2.5厘米和2.5厘米长度符合EN 196 - 1。孔隙度的水的协议符合AFREM集团的建议(20.]。水孔隙度的测试片测试干在烤箱温度为100°C恒重,然后回到室温干燥器。孔隙度测试进行测试的尺寸2.5厘米××2.5厘米2.5厘米,通过下面的步骤(21]:(1)干燥在烤箱105°C的样品至少24小时,直到获得一个恒定的质量。然后,他们干重一次(一个);(2)样品在水中24小时的浸泡;(3)加热到沸腾了5小时,然后称量样品在空气中(重量”C”);(4)最后,静水重(D:饱和样品受到阿基米德)的重量。孔隙度是由下列公式计算: 吸水测试执行依照ASTM C140 / C140M-18 [22)来确定样品的孔隙度。样品质量测量之前和之后在水中浸泡24小时。水的吸收被报道为样本的体重增加的百分比。统计研究因子设计方法(药品):阶乘设计允许估算一个因素的影响在几个级别的其他因素,产生有效的结论在一系列的实验条件。它允许一个最佳评估的主要和独立影响变量之间的交互作用因素”习“和结果变量命名反应”Y“(23]。

评估玻璃粉的吸水率和孔隙度之间的关系和砖浪费砂浆激活,一个实验因子设计。方差分析(方差分析)已经被用于研究不同因素的影响考虑和他们的相互作用24),结果被使用JMP16软件评估和分析。图1提出了相关的流程图的步骤fda紧随其后


图1
其次是fda流程图相关步骤

3所示。结果与讨论

3.1。抗压强度

地质聚合物的抗压强度与变量玻璃粉和砖浪费率呈现在图2。


图2
制备地质聚合物的抗压强度迫击炮。

各个样本的优势上升随着时间的推移,直到7岁,14日和28天。Alkali-activated玻璃粉显示最高的短期优势(28天)。砖粉地质聚合物表现出最低的早期优势但其结合90%的医生后,这些观察值达到混合。

的高优势MGP混合物,这些结果可以解释的可用性高的钙和铝混合导致额外的水合硅酸钙凝胶的形成大量的tetra-coordinated“基地”在其结构以及“Na”离子在层间空间;因此,获得更高的抗压强度(24,25]。

3.2。吸水率和孔隙度

在28天,水吸收和孔隙度的混凝土和玻璃粉末和砖浪费数据所示3和4。孔隙度的混合物MGP、MGP90BW10 MBW玻璃粉含量的增加而增加。另一方面,有改进的吸收水和孔隙度,直到百分之九十的玻璃形成的混合粉和百分之十的砖浪费。


图3
砂浆的吸水28天的时代。

图4
砂浆的孔隙率和吸水率的年龄28天。

吸水率的减少归因于玻璃粉的火山灰反应,从而改进和减少连接的孔隙结构。砖废物含量达到100%,氢氧钙石的火山灰反应将是有限的,水泥水化产物。这个同意与BW砂浆的抗压强度最低为100%。

geopolymerization产品生产的玻璃粉末更不稳定,增加孔隙度由于可用碱金属的大量出现在玻璃粉末(18]。然而,对于混合包含M GP90 BW 10 M的全科医生,开始增加强度摩尔浓度10 M。10米的可用性与90%的医生和10%的BW摩尔浓度可能会增加进一步geopolymerization凝胶和增加的稠密矩阵。

3.3。建模的力学和物理特性

下图二次模型的观测值表示为一个函数的预测值之间的关系(即预测面积与实际面积的测量)。

3.3.1。模型的方差分析和结果

抗压强度、吸收系数和孔隙度测量值在测试期间,与预测结果比较(表二次模型2)。的值R2和调节R2接近1(0.956 - -0.999),提高了实验获得的反应之间的相关性良好,模型记录。

表2
的总结。

统计参数的分析表2和数字5和6表明,方程(2)- (6)充分代表实际独立变量和响应之间的关系。中使用的数学模型抗压强度、吸收系数和孔隙度测试是由以下方程:

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图5
观察和预测反应之间的相关性(RC7 (a), RC14 (b), RC28 (c),水吸收(d),和孔隙度(e))在28天。
(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图6
的剩余价值根据预测值RC7 (a), RC14 (b), RC28 (c),水吸收(d)和孔隙度在28天(e)。

残差和抗压强度预测响应之间的策划在7 (a), 14 (b), 28天(c),吸收水(d)和孔隙度(e) 28天为了测试恒定方差的假设如图6。我们显然注意到随机散射(即。,without geometrical shape) explains why the assumption is not violated.

3.3.2。抗压强度、吸水率和孔隙度分析结果

下面的图7显示了不同类型的阴谋造成的分析抗压强度结果7点,14日和28天与孔隙度和吸水,GP(质量%)和BW(质量%)因素考虑在内。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图7
Isoresponse表面的抗压强度在7、14、28天,吸水率与孔隙度。
3.4。抗压强度

数据7(一)-7(c)清楚地表明,抗压强度是线性关系后砖质量%的浪费和他们结合玻璃粉末。更高的表面负载显示其斜率对GP BW相比更强的影响。iso-response表面的抗压强度,它可以清楚地推断的最小机械强度已经达到较低的BW水平。同样,当医生水平的最大阻力发生条件最大。阻力模型表面的平坦曲线表明,最好的拟合模型在本质上是线性的。

3.5。吸水率和孔隙度

数据7(d)和7(e)确定两个因素的影响(BW质量%)和(GP质量%)吸水率和孔隙度反应在28天。

可以看出%包含GP发挥了重要作用的孔隙度和砂浆的吸水率为10.64%和16.21%,分别。另一方面,增加了砖垃圾内容,导致吸水率和孔隙度增加100%。此外,混合物10% BW和90%的医生提出了更少的水吸收11.11%和17.24%的孔隙度与BW混合物由100%。

这些结果是一致的估计系数方程(5的系数),BW和BW和医生之间的交互内容(1.9263249516)和(2.794532495−),分别。因此,BW (GP)的影响大于BW(%)对吸收的影响在28天。此外,方程(6)显示孔隙度的影响,遵循相同的趋势,因为吸收。

4所示。结论

从上面的实验结果,是得出以下结论:

抗压强度最高的玻璃状地质聚合物水泥砂浆可以达到64.22 MPa在28天当医生使用90%,BW 10%。然而,参考砂浆的抗压强度最高为76.0 MPa在28天砂浆GP 100%。标本用100% (wt)砖获得的阻力较低,但仍可接受的抗压强度值(15.31 MPa)。地质聚合物砂浆的孔隙度结合砖浪费和玻璃粉玻璃粉含量的增加而增加。的吸收玻璃状地质聚合物砂浆(11.11%)低于M WB(14.97%),但仍与M的属性GP90 BW10灰浆。GP的影响内容和BW的响应研究显然是由isoresponse曲线,与全因子设计提供了一种新的预测方程,可以提出的7日14日和28天抗压强度、孔隙度、和水的吸收。

本研究得出结论:地质聚合物玻璃砖块(GP 90%;BW 10%)是一种环境友好的替代传统砖。

最后,我们注意到,大多数研究集中在经济影响以及地质聚合物砖的耐久性性能通过碱活化方法,但有限2治疗新鲜混凝土或砂浆,如碳捕获和存储,可以解决高成本问题。

数据可用性

所有的数据都包含在通讯作者的手稿。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢土工材料开发实验室(M 'sila大学)和董事会的科学研究和技术开发(DGRSDT-MESRS、阿尔及利亚)援助和支持来完成这篇论文。